隧道工程课程设计报告书.docx

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本科生课程设计
课程名称隧道工程
学 部理工农学部
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第一部分隧道主体结构设计任务书
课程设计题目
隧道主体结构设计
适用专业、班级、时间
张家界学院学院建筑工程专业
课程设计目的及任务
（一）设计目的：
通过本设计掌握： 建筑限界和内轮廓图；隧道洞的设计；隧道洞身
的设计及二次衬砌的验算；④施工组织设计。
（二）设计任务：
设计资料
（1 ）隧道总体概况
已知隧道为山岭两车道公路隧道，示意简图如图1。1所示。整个隧道原本分为左右线，并且左右线都为相向施工，但本次课程设计只要求设计单洞单向施工到达贯通位置的情况，只要求设计主洞的一般断面，不要求设计紧急停车带与横洞等附属洞室。隧道采用新奥法理念施工，隧道采用复合式衬砌，设计使用年限为1年。


文中简写
表示意义
围岩情况描述
III级
I级围岩
砂岩，岩体较完整，块状结构
IV级
V级围岩
页岩，岩体局部破碎，层状结构
V级
V级围岩
砾岩，岩体破碎，泥质胶结
表1。2
围岩计算参数
围岩级别
重度
弹性抗力系
变形模量、白小内摩擦角
（GPa）泊松比（° ）
粘聚力
(kN/m3)
数(MPa/m)
(MPa)
I级围岩
25
12


V级围岩
23
5

0。7
V级围岩
20
2
20。 4527
0。2

文中简写
表示意义
速A
设计行车速度为1km/h
速B
设计行车速度为80km/h
速C
设计行车速度为60km/h
表1。4不同的隧道设计长度
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文中简写
表示意义
长A
长B
长C
表示隧道设计长度15m
表示隧道设计长度25m
表示隧道设计长度35m
注：洞段可选为40m长
（2）隧道洞段
依据规范设计洞门并对洞门挡土墙进行验算。洞门挡土墙的倾斜度与嵌入基底深度根据规范选定。
图1。2埋深示意图
表1。5不同的洞段埋深
文中简写/洞段埋深（m）
洞A/2。5
洞B /
洞C:
（3）隧道洞身段1
根据围岩级别与隧道洞身段埋深计算围岩压力，根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表，确定初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定初期支护与二次衬砌的设计参数。
表1。6不同的洞身段埋深
文中简写隧道洞身段埋深（开挖轮廓线拱顶至地表的距离）
洞身A15m
洞身B30m
洞身C50m
洞身D70m
洞身E90m
洞身F120m
（4）验算二次衬砌的强度
目前数值模拟软件已经广泛应用于隧道设计中，确定二次衬砌的设计参数后，最好用某一种数值模拟软件计算二次衬砌的内力，进一步验算二次衬砌所有截面的强度。由于本次课程设计时间短，没有足够的时间学习数值模拟软件，因此下面假定已经计算出了二次衬砌的内力（二次衬砌的设计参数与荷载不同，计算出来的内力也不同），同学们按照图中指定的截面，验算二次衬砌在这一截面的强度，目的是掌握计算原理与思路。
图1。3二次衬砌验算指定截面
（注：你设计的二次衬砌可能有仰拱也可能无仰拱，但不影响这里的验算）
表1。7不同截面的二次衬砌内力
文中简称轴力（kN）剪力（kN）
弯矩（kNxm）
截面 A-2506—64
截面 B—2086145
截面 C—2823—51
-43
26
10
（5）施工组织设计
施工组织设计包括施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械
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设备、、隧道埋深与隧道长度等不同，因此制定的隧道施工组织设计也应不同。
2。设计工作及要求
每个人针对的工程情况均有不同之处（详见下表），自己只做自己对应的工况，不要抄袭别人的设计.
表1。8设计分组情况一览表
学号
设计工况
1,16， 31， 46
III级
速C
长A
洞 A
洞身A
截面A
2，17,32，47
IV级
速B
长C
洞 B
洞身B
截面B
3，18,33，48
V级
速A
长C
洞 C
洞身C
截面A
4， 19， 34， 49
I级
速C
长A
洞 A
洞身D
截面C
5，20,35，50
V级
速B
长B
洞 C
洞身E
截面B
6，21，36，51
V级
速C
长C
洞 B
洞身F
截面C
7，22，37,52
V级
速A
长B
洞 B
洞身B
截面A
8，23,38，53
I级
速A
长A
洞 A
洞身C
截面A
9，24，39,54
V级
速B
长A
洞 C
洞身D
截面B
10,25,40，55
V级
速C
长C
洞 B
洞身E
截面C
11，26，41，56
V级
速A
长B
洞 C
洞身F
截面A
12，27，42，57
I级
速C
长A
洞 A
洞身A
截面C
13，28,43,58
V级
速B
长B
洞 C
洞身C
截面B
14，29,44，59
I级
速C
长C
洞 A
洞身A
截面C
15，30,45，60
V级
速B
长B
洞 B
洞身B
截面B
每位同学均应根据上表的分组名单与对应设计时速完成本设计，应完成的设
计工作包括：
（1）根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图。
（2）设计隧道洞门（如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等），并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞门立面图与侧面图.
（3）计算隧道洞身段的围岩压力，根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表，确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。
（4）验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格，指出应采取的措施。
（5）编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等。
3。图纸要求
采用3号图纸，比例自行确定.
4。应提交的设计成果
应提交给指导老师的设计成果包括：
（1）设计说明书一份，包括前述应完成设计工作的各项内容，内容详细充实,能体现出设计的具体过程，写明设计参数的选择依据，特别要详细写明洞门挡土墙验算、围岩压力计算、二次衬砌截面强度验算等计算过程。
（2）设计图纸一套，包括前述应完成设计工作的各项图纸，要求线条清晰、整洁美观，符合有关制图规范及比例要求。图纸首先采用计算机CAD绘制，然后
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一律采用A3图纸打印出来上交。
设计方法与步骤
根据隧道概况，选择隧道限界，确定隧道内轮廓尺寸，绘制隧道建筑限界图及内轮廓图.
设计隧道洞门(如采用端墙式洞门、翼墙式洞门等)，并验算洞门挡土墙，绘制隧道洞门立面图与侧面图。
计算隧道洞身段的围岩压力，根据《公路隧道设计规范》185页的荷载分担比例表，确定洞身段初期支护与二次衬砌的荷载分担比例。根据规范选定洞身段初期支护与二次衬砌的设计参数，绘制洞身段复合式衬砌横断面布置图。
验算指定截面的二次衬砌强度，如果强度不合格,指出应采取的措施。
编制施工组织设计，内容既包括进洞方法与超前支护措施，也包括洞身段的施工方法、各工序施作时机、人员配备、主要材料、机械设备、进度计划等.
时间及进度安排
布置设计内容及准备相关参考书、设计规范：
建筑限界和内轮廓图：
洞设计：1天
洞身设计： 1天
二次衬砌验算及施工组织设计：1。5天
完成设计说明书及相关图纸：0。5天
建议参考资料
1。《隧道工程》，：机械工业出版社，2014.
《公路隧道设计细则JTG/T D70-2010》，中华人民共和国交通运输部，北京：人民交通出版社，2010.
3。《公路隧道设计规范JTG D70—24》，中华人民共和国交通部，北京:人民交通出版社,24.
《公路隧道施工技术规范JTG F60 —29》，中华人民共和国交通运输部，北京:人民交通出版社，29。
5。《铁路工程设计技术手册一隧道》，北京：中国铁道出版社，1995.
《交通隧道工程》，彭立敏。长沙：中南大学出版社,23.
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第二部分隧道主体结构计算书
2。1建筑限界
2。 一般规定
隧道设计应满足公路交通规划的要求，其建筑限界、断面净空、隧道主体结构以及通风、照明等设施，应按《公路工程技术标准》，可采取一次设计分期修建.
。2隧道总体设计原则
（1）隧道设计遵循充分发挥隧道功能，安全、经济建设隧道的基本原则。设计中有完整的勘测、调查资料，综合考虑地形、地质、水文、气象和交通量及其构成，以及营运和施工条件，进行多方案的技术、经济、环保比较，使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。
（2）隧道主体结构按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性;加强隧道支护衬砌、防排水、路面等主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调，.
（3）隧道土建设计体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案。
（4）隧道设计贯彻国家有关技术经济政策，积极慎重地采用新技术、新材料、新设备.
（5）隧道设计必须符合国家有关国土管理、环境保护、水土保持等法规的要求。注意节约用地，保护农田及水利设施，尽量保护原有植被，妥善处理弃渣和污水.
2。1。3隧道设计技术标准
（1）公路等级：一级公路。
（2）隧道设计速度：60km/h。
（3）隧道建筑限界标准见表2。1。
（4）%, 一般情况不应大于3%，对于受地形限制的中、短隧道可适当加大，不宜大于4%。本隧道为短隧道。
（7 ）设计荷载：公路-I级.
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：
（单位：m）
设计速度车道宽度W侧向宽度L
（灿加左侧右侧
检修道J
左侧右侧
6020。5. 75
0。 750。 75
隧道建筑限界净宽:，净高：。因为本隧道为两车道的短隧道，所以本隧道不设置紧急停车带和横向通道。.
图2。1隧道建筑限界
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2。2内轮廓图确定
根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-24 )规定，隧道的内轮廓拱部为单心半圆=514cm，侧墙为大半径圆弧=764cm，仰拱圆弧半径=15cm，仰拱与侧墙间用一个小半径圆弧连接=。2。

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2。3隧道洞的设计
2。
隧道进位于III级围岩中，结合洞排水要求，遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，综合考虑，该隧道进洞门采用“端墙式洞门”。。1.
图2。3。1端墙式洞门简图
。2洞门构造要求
洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1。0m,嵌入岩石地基的深度不小于0。5m;。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。
松软地基上的基础，可采取扩大基础措施。
2。3。3验算满足条件
采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3。 (《公路隧道设计规范》JTG- 24)的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。
2。3。4洞门结构设计计算
1、计算参数确定
边、仰坡坡度1： 0。1;
仰坡坡率1:0。5;
地层容重；
地层计算摩擦角；
基底摩擦系数0。6;
基底控制应力
.
2、建筑材料的容重和容许应力
墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu1，水泥砂浆的强度等级为M10。
容许压应力，重度。
3、洞门各部尺寸拟定
端墙式洞门的正墙斜度取1： 0。1,仰坡坡率取1:,设端墙厚度为B=,(其中基底采用阶梯状扩大基础，。,基底宽度为)，预留变形量为0。05m,衬砌厚度为0。5m，其中衬砌拱顶到截水沟沟底的距离为1O 1m,,截水沟沟底到仰坡坡底的距离为0。5m,仰坡坡脚到洞门墙背的水平距离为a=2m,设墙H=12m.
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本隧道取条带宽度b=1m。